小型风冷热泵冷(热)水空调系统蓄能管的研究与应用

长沙索拓电子技术有限公司——暖通自控第一站--索拓网！专注于解决中央空调自控和供热采暖自控方案小型风冷热泵冷（热）水空调系统蓄能管的研究与应用浙江艾尔柯环境设备有限公司方肖辉本文中叙述的小型风冷热泵冷（热）水空调机组，指制冷量在7~40kw制热量在7.5~42kw范围内的小型空调户用机；空调机组标准进、出水温度制冷：12-7℃，制热：40-45℃。空调系统设计的同时使用率范围在60~100%之间。主要以小型水系统空调运行的稳定性和舒适性出发，对系统的水容量进行分析，说明一般情况下水系统蓄能管选择容量的参考范围。笔者在分析时，过于主观性或范围局限性，请读者见谅。对于户式中央空调系统来说，要解决系统温度波动问题，获得良好的热稳定度（也称热惯性），首先应尽量准确地确定空调负荷，并选用装机容量相匹配的主机；其次，系统的水容量越大，系统蓄冷量越大，则系统的热稳定性越好，反之，系统的热稳定性越差。因此，水系统设计时，应校核计算系统水容量是否满足系统热稳定性要求，当系统实际水容量不能满足要求时，应采取加大系统水量的措施。当然，系统水容量也不是越大越好，水容量过大，其热稳定性毫无置疑是良好的，但是，较长时间停机后，再开机时将会延长空调预冷或预热的时间。综合室内环境的舒适度、主机的使用寿命、空调系统造价和工程实施的可能性等因素，对户式中央空调系统热稳定性要求如下：a）夏季运行时，主机停机10min时，要求供水温度升高不大于5℃。b）冬季运行时，主机除霜时间为3min时，要求系统供水温度降低不大于3℃。根据热平衡方程和热稳定性要求，可按下式分别计算冬、夏季空调系统对水容量的最小要求：长沙索拓电子技术有限公司——暖通自控第一站--索拓网！专注于解决中央空调自控和供热采暖自控方案G=Qt/(3.6×Ｃp△t)式中：G-为系统的最小水容量，kg；Q-末端设备的供冷或供热量，kW；t-热稳定性时间要求，夏季取10×60s，冬季取3×60s；Ｃp-水的定压比热，4.187kj/(kg.℃)△t-水的温度波动要求值，夏季t=5℃，冬季t=3℃。冬、夏季系统水容量的计算结果中，数值最大的即为空调系统对水容量的最小要求。户式水系统中央空调的设计对于室内管路部分，考虑安装条件和层高限制等（户用空调面临的安装条件是：层高矮，吊顶空间小，梁上开孔受限，同一空间存在多种系统），一般管路遵从距离短、异程、管径小的原则，后果是加剧了整个系统的水容量减少。造成空调主机频繁的启动和停机，系统水温变化大，室内空调出风温度不稳定，空调整体的舒适性下降。而且压缩机的寿命也急剧减少，空调系统故障率明显提高。成为一个不合格的中央空调系统，给以后的使用造成很大程度的影响。系统管路一旦安装完毕，装修封顶，更改的风险性和经济性都较大。为了解决此类现象的发生或弥补当初设计的不足，通常在设计时系统中添加储能罐或增大管路系统管径。添加储能罐的方式，要求储能罐要有一定的安置空间，相对于整个系统感觉突出，和周围环境不容易协调，很多用户不乐意添置。采用增大管径的方式，户用管道考虑安装和成本的原因也很难实现。图1长沙索拓电子技术有限公司——暖通自控第一站--索拓网！专注于解决中央空调自控和供热采暖自控方案在研究和比较之后，选择了如图1的解决方式，取得了比较好的结果。将蓄能管以立管得形式安装在外墙上，即作为系统立管使用，又扩大了系统的水容量，从而满足设计需要。具体实施非常简单可行，在设计完室内部分管路后，计算出室内管路的水容量和设备水容量，得到系统需要增加的水容量，来选择合适的蓄能管，可以根据实际安装条件，来决定蓄能管管径和长度，以及系统采用单蓄能管还是双蓄能管。图2蓄能管的结构简单，主要安装和制作时要注意，蓄能管顶端安装自动排气阀，底端安装排水阀，制作的接口要与系统管路接口的方向一致，蓄能管径超过DN100时，要在蓄能管外面焊接安装支点，有利于安装固定。蓄能管保温层采用橡塑保温，厚度要求在30㎜以上，并注意做好两端的保温。在房间吊顶区域允许的空间，水平方向安装蓄能管，兼作系统的水平管使用，也是一种好的解决方案（如图2）。安装时要注意蓄能管的接口位置，按照水流方向，进口在蓄能管的上口，出水在蓄能管的下口，避免蓄能管内空气排不尽，或排水排不完。特殊情况应设自动排气阀和排水阀。蓄能管单独吊装固定，自重不可有其它管路承担，一段蓄能管不少两个支吊架。为了进行水容量研究，选择了具有代表性的不同负荷的空调系统，列表如下：表1设备水容量表系统空调负荷机组制冷量/制热量kW设计最大同时使用率室内风机盘管数量空调主机水容量L风机盘管水容量L合计设备水容量LA127.5/8.562.5%5台0.155.1B17.512.5/13.571.4%7台0.147.37.44.长沙索拓电子技术有限公司——暖通自控第一站--索拓网！专注于解决中央空调自控和供热采暖自控方案C20.617.5/18.885%8台0.218.99.11D26.720/2175%10台0.3510.711.35E31.325/2780%13台0.414.514.9F4031/3377.5%16台0.451717.45G5240/4277%20台0.520.521.0表2系统管路水容量表系统管路长度DN20管路长度DN25管路长度DN32管路长度DN40管路长度DN50合计水容量LA2612100021B3816200034C45182610053D56202420067E70192228078F9626324112136G12043455618191表3统计水容量系统设备水容量L管路水容量L实际系统水容量L设计所需最小水容量L实际相差水容量LA5.12126.162.6936.69B7.443441.44104.4863.04C9.115362.11146.2984.18D11.356778.35167.1888.83E14.97892.9208.95116.05长沙索拓电子技术有限公司——暖通自控第一站--索拓网！专注于解决中央空调自控和供热采暖自控方案F17.45136153.45257.15103.7G21.0191212.0331.8119.8从统计与计算中发现，系统实际水容量只有设计所需水容量的40~60%，需要增加的水容量达到了40~60%，甚至以上。可以看出，系统的稳定性运行几率只有50%左右，而大多数时间运行在不稳定的条件下。也就是说，系统只按照流量流速确定系统配管，不考虑水容量的设计是不可取的。增加水容量应用。下面水容量与使用率关系图表，是空调总负荷在25KW时，各种使用率下的设计所需水容量。可以看出设计所需水容量还和同时使用率有关，设计同时使用率越大，系统所需水容量也就越大；反之，所需水容量就小。所以设计方案时，同时使用率的选择，是十分重要的，选小了，效果不好不够用，选大了，系统稳定但投资增加，运行成本相应增加；在满足使用的前提下适当降低同时使用率，是减少系统水容量有效的方法，同样蓄能管或其它增加水容量的容器容积可以减小，投资也相对减少。在选择蓄能管装置时，可以参照表4进行确定管径：表4常用蓄能管管径与水容量对照公称直径mmDN65DN80DN100DN125DN150DN200DN250DN300inch2-1/2″3″4″5″6″8″10″12″单位水容量L/m3.4215.1537.85412.27217.67633.65453.09375.477长沙索拓电子技术有限公司——暖通自控第一站--索拓网！专注于解决中央空调自控和供热采暖自控方案依据小型风冷热泵冷（热）水空调系统冷量范围，对照上表，可以制定出较为常用的蓄能管，标准蓄能管长度2.8～3米/根，水容量分15L\23L\36L\52L四个常用规格。建议根据冷量范围按表5进行选择系统使用的蓄能管：表5小型风冷热泵冷热水机组系统蓄能管对应表机组冷量范围≤10kW10kW～20kW20kW～30kW30kW～50kW蓄能管规格3－15L3－23L3－36L3－52L管径DN80DN100DN125DN150建议数量2222较大系统设计时可以根据使用率确定几组蓄能管并联，并根据实际使用率调节蓄能管的数量来调节蓄能量，以使系统运行达到快速制冷制热及合适的热惯性，保证空调末端有舒适的冷热量输出。蓄能管的应用是小型水系统空调在户用领域的一种解决方法，使室内的管道按常规设计无需放大就可以满足水容量要求，从而减少室内安装因管道太大造成的安装不便。想找解决暖通自控方案的中央空调温控器、三速开关、电动阀、电动调节阀、平衡阀、地暖温控器等产品的参数和安装方法吗？请上暖通自控第一站--索拓网！长沙索拓电子技术有限公司——暖通自控第一站--索拓网！专注于解决中央空调自控和供热采暖自控方案暖通自控第一站--索拓网！专注于解决中央空调自控和供热采暖自控方案，包括风机盘管控制方案、新风机组控制方案、压差旁通控制方案等长沙索拓电子技术有限公司地址：长沙市天心区劳动西路298号佳逸豪园A栋23楼